2018届高考物理二轮复习文档：实验题押题练（三）　提升实验设计和探究归纳能力（增分型）

2018届高考物理二轮复习文档：实验题押题练（三）　提升实验设计和探究归纳能力（增分型）

实验题押题练(三)　提升实验设计和探究归纳能力(增分型)‎ 实验原理的迁移 ‎1.实验室购买了一捆标称长度为100 m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度。该同学首先测得导线横截面积为1.0 mm2，查得铜的电阻率为1.7×10－8 Ω·m，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx，从而确定导线的实际长度。‎ 可供使用的器材有：‎ 电流表：量程0.6 A，内阻约0.2 Ω；‎ 电压表：量程3 V，内阻约9 kΩ；‎ 滑动变阻器R1：最大阻值5 Ω；‎ 滑动变阻器R2：最大阻值20 Ω；‎ 定值电阻：R0＝3 Ω；‎ 电源：电动势6 V，内阻可不计；‎ 开关、导线若干。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)实验中滑动变阻器应选________(选填“R1”或“R2”)，闭合开关S前应将滑片移至________(选填“a”或“b”)端。‎ ‎(2)在如图乙所示的实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接。‎ ‎(3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50 A时，电压表示数如图丙所示，读数为________V。‎ ‎(4)导线实际长度为________m(保留两位有效数字)。‎ 解析：(1)由R＝ρ得，铜导线电阻Rx约为1.7 Ω，电路中Rx＋R0约为4.7 Ω，若选R1＝5 Ω的滑动变阻器，则电路中电流将超过电流表量程，故滑动变阻器选R2。为保护电路，闭合开关S前应将滑动变阻器的滑片移至a端，使其电阻为最大。‎ ‎(2)实物电路连接图如图所示。‎ ‎(3)电压表量程3 V，指针在2后第3条刻度线，故读数为2.30 V，估读为2.29或2.31均可。‎ ‎(4)R0＋Rx＝＝ Ω＝4.6 Ω，Rx＝1.6 Ω，‎ 由Rx＝ρ得L＝94 m。‎ 答案：(1)R2　a　(2)见解析图 ‎(3)2.30(2.29、2.31均正确)　(4)94(93、95均正确)‎ ‎2．某同学设计了一个如图甲所示的实验电路，用以测定a、b两个干电池的电动势和内电阻(图中R是电阻箱，其阻值可以直接读出)。考虑到干电池的内阻较小，电流表的内阻不能忽略，故该同学事先测出电流表内阻：RA＝0.20 Ω。‎ ‎(1)图乙是该同学测量电池a所得到的数据图像。由此可知，该电池的电动势Ea＝________V、内阻ra＝____________ Ω。‎ ‎(2)图丙是该同学测量电池b所绘出的 R图像，由此可求出该电池的电动势Eb＝________ V、内阻rb＝__________Ω。(计算结果保留三位有效数字)‎ 解析：(1)读取图像信息知，电源电动势为E＝1.5 V，‎ 内阻为r＝ Ω＝1.0 Ω。‎ ‎(2)由闭合电路欧姆定律可知I＝，‎ 变形得＝＝＋ 由题图知图像的斜率表示电源的电动势的倒数，有 E＝ V＝2.93 V 图像与纵坐标的交点＝0.9，解得r＝2.44 Ω。‎ 答案：(1)1.5　1.0　(2)2.93　2.44‎ 实验器材的等效与替换 ‎3．图1为某同学用力传感器去探究弹簧的弹力和伸长量的关系的实验情景。‎ 用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台上的轻质弹簧，读出不同拉力下的标尺刻度x及拉力大小F(从电脑中直接读出)。所得数据记录在下列表格中：‎ 拉力大小F/N ‎0.45‎ ‎0.69‎ ‎0.93‎ ‎1.14‎ ‎1.44‎ ‎1.69‎ 标尺刻度x/cm ‎57.02‎ ‎58.01‎ ‎59.00‎ ‎60.00‎ ‎61.03‎ ‎62.00‎ ‎(1)根据所测数据，在图2坐标纸上作出F与x的关系图像。‎ ‎(2)由图像求出该弹簧的劲度系数为________N/m，弹簧的原长为________cm。(均保留三位有效数字)‎ ‎(3)为了用弹簧测定两木块A和B间的动摩擦因数μ，两位同学分别设计了如图3所示的甲、乙两种方案。‎ ‎①为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力的大小，你认为________方案更合理。‎ ‎②若A和B的重力分别为10.0 N和20.0 N。当A被拉动时，弹簧测力计a的示数为6.0 N，b的示数为11.0 N，c的示数为4.0 N，则A和B间的动摩擦因数为________。‎ 解析：‎ ‎(1)根据表中数据利用描点法得出对应的图像如图所示。‎ ‎(2)由胡克定律可知，图像的斜率表示劲度系数，则可知 k＝ N/m＝24.7 N/m，在横轴上的截距表示弹簧的原长x＝55.2 cm。‎ ‎(3)①甲、乙两种方案，在拉着物体A运动的过程中，拉A的弹簧测力计由于在不断地运动，示数可能会变化，读数不是很准，弹簧测力计a是不动的，指针稳定，便于读数，故甲方案更合理。②弹簧测力计a示数为6.0 N，所以A、B间的动摩擦因数μ＝＝＝0.3。‎ 答案：(1)见解析图　(2)24.7(24.3～25.0均正确)　55.2(55.0～55.5均正确)　(3)①甲　②0.3‎ ‎4．某同学想要测量一个阻值大约为20 Ω的电阻的阻值，实验室给出了以下器材：‎ ‎①电流表G1(0～5 mA，内阻r1＝3 Ω)；‎ ‎②电流表G2(0～10 mA，内阻r2＝1 Ω)；‎ ‎③定值电阻R1(150 Ω)；‎ ‎④定值电阻R2(15 Ω)；‎ ‎⑤滑动变阻器R(0～5 Ω)；‎ ‎⑥干电池(1.5 V)；‎ ‎⑦开关S及导线若干。‎ ‎(1)该同学设计了如图甲所示的电路图，图中电阻__________(填“A”或“B”)为被测电阻，电阻________(填“A”或“B”)为定值电阻，定值电阻应选________(填“R1”或“R2”)。‎ ‎(2)图乙中的实物图已连接了一部分，请将实物图连接完整。‎ ‎(3)若某次测得电流表G1、G2的示数分别为I1、I2，则被测电阻的大小为______________(用已知和测量物理量的符号表示)。‎ ‎(4)若通过调节滑动变阻器，测得多组的I1、I2，作出I2I1的图像，如图丙所示，求得图像的斜率为k＝1.85，则被测电阻的大小为__________Ω(保留三位有效数字)。‎ 解析：(1)由于电流表G1的内阻已知，因此串联一个定值电阻可以改装成一个电压表，因此A为定值电阻，B是被测电阻，由于被测电阻的阻值约为20 Ω，而电流计G1的量程为G2的一半，因此G1的内阻加定值电阻的总阻值应与被测电阻差不多，因此定值电阻应选R2。‎ ‎(2)实物图连接如图所示。‎ ‎(3)被测电阻Rx＝。‎ ‎(4)由Rx＝得I2＝I1，‎ 因此有＝k，‎ 求得Rx＝＝ Ω＝21.2 Ω。‎ 答案：(1)B　A　R2　(2)见解析图 ‎(3)　(4)21.2‎ 数据处理的创新 ‎5.某实验小组为了探究功与动能变化的关系，利用如图所示的装置。在竖直墙上的A点安装一个拉力传感器，用不可伸长的柔软轻绳一端与质量为1.00 kg的小球C连接，另一端绕过小滑轮B(可以忽略滑轮大小)与传感器连接，定滑轮B与A等高，BD为水平参考线，测出BC间绳长L＝0.80 m。实验中，使绳始终处于绷直状态，将小球从距离BD线高h处由静止开始释放，从拉力传感器记录的拉力变化图线中读出拉力的最大值为F。改变h的值，记录下相应的最大拉力F，取H＝L－h，g＝9.80 m/s2，实验中得到的部分数据如下表所示。‎ h/m ‎0.10‎ ‎0.20‎ ‎0.30‎ ‎0.40‎ ‎……‎ H/m ‎0.70‎ ‎0.60‎ ‎0.50‎ ‎0.40‎ ‎……‎ F/N ‎26.88‎ ‎24.45‎ ‎22.00‎ ‎19.56‎ ‎……‎ ‎(1)当H＝0.60 m时，小球的最大动能为__________J，此过程中外力做功为__________J。‎ ‎(2)实验结论是：_____________________________________________________。‎ ‎(3)根据实验结论，推导出F与H之间的关系为：____________________________。‎ 解析：(1)根据实验中得到的数据可知，‎ H＝0.60 m，F＝24.45 N，‎ 小球运动到最低点时，动能最大，受到的拉力最大，‎ 在最低点，根据牛顿第二定律得：F－mg＝m 可得小球运动到最低点时所具有的动能为 mv2＝5.86 J，‎ 此过程中外力做功为 W＝mg(L－h)＝1.00×9.80×0.60 J＝5.88 J。‎ ‎(2)实验结论为在实验误差允许的范围内，外力所做的功等于物体动能的增量。‎ ‎(3)根据实验结论可知，‎ F－mg＝m，mv2＝mg(L－h)＝mgH，‎ 解得：F＝H＋mg，代入数据得：F＝24.5H＋9.8。‎ 答案：(1)5.86　5.88　(2)见解析　(3)F＝24.5H＋9.8‎ ‎6．在做测量电源电动势E和内阻r的实验时，提供的器材有：待测电源一个(电动势E约为9 V，内阻r在35～85 Ω范围内)，内阻为RV＝19.95 kΩ的电压表一个(量程略大于电源的电动势)，电阻箱一个，开关一个，导线若干。为了测量得更加准确，多次改变电阻箱的电阻R，读出电压表的相应示数U，以为纵坐标，R为横坐标，画出与R的关系图像，如图所示。试根据以上信息回答问题：‎ ‎(1)在虚线框内画出实验电路图。‎ ‎(2)根据图像可得E＝________，r＝________。(保留两位有效数字)‎ 解析：(1)由题图可知，电阻箱的阻值可达到5 kΩ，与电压表内阻的数量级相当，故电压表可并联在电阻箱两端，也可与电阻箱串联测电流，由与R成线性关系可知，电压表应与电阻箱串联，实验电路图如图所示。‎ ‎(2)闭合开关，设干路电流为I，由闭合电路欧姆定律，得：E＝U＋I(R＋r)，其中I＝，解得：＝＋，可见斜率k＝＝6×10－6 V－1·Ω－1，纵轴截距b＝＝0.12 V－1，解得：E＝＝8.4 V，r＝－RV＝50 Ω。‎ 答案：(1)电路图见解析　(2)8.4 V　50 Ω